2 TERMODINAMIKA ffh bg ac rs

2 Termodinamika Ffh Bg Ac Rs-Free PDF

  • Date:21 Apr 2020
  • Views:50
  • Downloads:0
  • Pages:136
  • Size:1.17 MB

Share Pdf : 2 Termodinamika Ffh Bg Ac Rs

Download and Preview : 2 Termodinamika Ffh Bg Ac Rs


Report CopyRight/DMCA Form For : 2 Termodinamika Ffh Bg Ac Rs


Transcription:

88 OP TI KURS FIZI KE HEMIJE, Primenom relativno jednostavnih i dobro postavljenih matemati kih. postupaka u vezi dva osnovna zakona mo e se do i do rezultata od bitnog. zna aja pre svega za prirodne nauke hemiju fiziku fizi ku hemiju i biologiju. kao i za tehni ke nauke i brojne specijalizovane oblasti Sistematizovanjem. eksperimentalnih podataka mo e se predvideti principijelna mogu nost za. odigravanje nekog procesa U hemiji je od zna aja da se odrede egzaktni uslovi. za spontanost hemijskih reakcija i za uspostavljanje hemijske ravnote e Tako. je mogu e samo na osnovu polaznih uslova u sistemu kori enjem univerzalnog. uslova o minimumu slobodne energije za sistem u ravnote i predvideti sastav. sistema za odre eni temperaturski interval, Me utim i pored svih irokih mogu nosti termodinamika ima i. odre ena ograni enja Naime metode klasi ne termodinamike nezavisne su od. unutra nje atomsko molekulske strukture a tako e i od reakcionog mehanizma. Iako se zaklju ci klasi ne termodinamike mogu dovesti u vezu sa kineti kom. teorijom materije postoji razlika izme u dva prilaza prou avanja fizi kohemijskih. pojava i procesa Tako npr kineti ka teorija pri obja njavanju isparavanja polazi od. kretanja molekula u te nosti i pari i dolazi do zaklju ka da e rezultuju i napon pare. rasti sa temperaturom Do ovog zaklju ka dolazi se i termodinami ki polaze i od. osnovnih zakona termodinamike i izvo enjem Klapejronove B Clapeyron. 1799 1864 jedna ine Tako e termodinami ka osobina tela poznata kao. temperatura mo e da se razmatra tako da je odre ena srednjom kineti kom. energijom molekula dok je koncept temperature u termodinamici nezavisan od. bilo koje teorije koja razmatra postojanje molekula Temperatura kao i druge. termodinami ke promenljive stanja zasniva se na eksperimentalnim makroskopskim. posmatranjima tela kao celine U hemiji termodinamika predvi a da li je odre eni. proces mogu ili ne pod datim uslovima tj za datu T i koncentracije reaktanata i. produkata ali se pri tome ne mogu dobiti bilo kakvi podaci o brzini kojom. e se reakcija odigravati Tako termodinamika pokazuje da gasoviti vodonik i. kiseonik mogu reaguju i davati te nu vodu pri obi noj temperaturi i pritisku ali. ne mo e trvditi da li e ta reakcija biti brza ili spora Zaista u nedostatku. katalizatora sagorevanje bi bilo tako sporo da bi se nastali produkti te ko. detektovali tokom godina Naime termodinamika ne operi e reakcionom brzinom s. obzirom da vreme nije termodinami ka promenljiva,2 1 1 Osnovni termodinami ki pojmovi. Osnovni pojmovi u termodinamici su termodinami ki sistem termodinami ke. osobine ili promenljive stanje sistema parametri stanja ravnote a i proces. Termodinami ki sistem je deo sveta univerzuma koji je izabran za. termodinami ko razmatranje ili je predmet neposrednog ispitivanja a sve. ostalo je okolina U e govore i sistem je odre ena koli ina ili koli ine neke. supstancije ili supstancija koja nas interesuje Sistem mo e biti reakcioni. cilindar neka ma ina elektrohemijska elija iva elija i prakti no sve. 2 TERMODINAMIKA 89, to nas okru uje Sistem je od okoline odvojen fizi kim granicama realnim ili. imaginarnim Pri tome da bi sistem bio termodinami ki mora dolaziti do. razmene energije U ili mase m izme u pojedinih delova sistema ili izme u. sistema i okoline Uzajamno dejstvo termodinami kog sistema sa okolinom. odvija se kroz razmenu toplote q i vr enje rada w Tako se pri hemijskim. reakcijama osloba a toplota koja mo e biti iskori ena i za vr enje rada Sistem. je homogen kada je skroz uniforman po svojim fizi kim i hemijskim osobinama. tj kada su mu sve osobine iste u svim delovima ili se kontinuirano menjaju. od ta ke do ta ke Drugim re ima sem granica sistema nema drugih ta aka u. sistemu gde se naglo menja neka od osobina sistema Na primer homogen. sistem je gas ili sme a gasova ista te nost ili vrsto telo ili te ni ili vrst. rastvor Kada sistem nije skroz uniforman tj kada unutar sistema postoje ta ke. u kojima se neka osobina naglo menja ka e se da je sistem heterogen. Heterogen sistem se mo e sastojati iz ve eg broja homogenih delova Faza. predstavlja homogeni deo sistema koji je od ostalih delova odvojen grani nim. povr inama Takav sistem koji se sastoji od dve faze je npr sistem te nost i. para dve neme ljive ili delimi no me ljive te nosti te nost i vrsta supstancija. ili dve vrste supstancije koje ne ine vrst rastvor Termodinami ki sistem je. zatvoren kada u toku neke promene stanja u sistemu nema razmene supstancije. sa okolinom tj masa je konstantna a dolazi samo do razmene energije sa. okolinom U termodinamici se naj e e razmatraju zatvoreni termodinami ki. sistemi Kombinacija zatvorenog termodinami kog sistema i njegove okoline. kada nema mehani kog i termi kog kontakta izme u njih naziva se izolovanim. sistemom To zna i da nema razmene ni mase ni energije izme u sistema i. okoline kroz granice sistema Otvoren termodinami ki sistem je onaj u kome. postoji razmena mase i energije iz sistema prema okolini ili od okoline prema. sistemu Prou avanje ovih sistema od zna aja je npr za bilogiju ili metereologiju. Termodinami ki sistem se opisuje termodinami kim osobinama ili. promenljivim Ove osobine dele se u dve grupe Ekstenzivne osobine zavise od. koli ine materije u sistemu tj proporcionalne su joj kao npr masa i zapremina. Ukupna vrednost neke ekstenzivne veli ine jednaka je sumi vrednosti za. pojedine delove u koje se sistem mo e podeliti Drugim re ima ekstenzivne. osobine imaju aditivni karakter Pored mase i zapremine energija entropija ili. entalpija su tako e ekstenzivne osobine Druga grupa osobina su intenzivne i one. tako e karakteri u sistem ali su nezavisne od koli ine materije u sistemu. Temperatura i pritisak su intenzivne osobine a tako e i indeks prelamanja. viskoznost gustina povr inski napon itd Jasno je da ekstenzivna osobina mo e. postati intenzivna odre ivanjem jedinice koli ine materije koja se razmatra jer. je koli nik dve ekstenzivne veli ine intenzivna veli ina Tako su masa i. zapremina ekstenzivne veli ine ali gustina i specifi na zapremina tj masa po. jedinici zapremine i zapremina po jedinici mase su intenzivne veli ine Sli no. toplotni kapacitet je ekstenzivna veli ina a specifi ni i molarni toplotni kapaciteti su. intenzivne veli ine,90 OP TI KURS FIZI KE HEMIJE, Stanje termodinami kog sistema ili makroskopsko stanje definisano je.
parametrima stanja Od svih termodinami kih osobina sistema postoje etiri. koje se mogu neposredno meriti tako da primarno defini u sistem i koje. predstavljaju parametre stanja To su koli ina supstancije n pritisak P. zapremina V i temperatura T Elektri ni magnetni povr inski gravitacioni i. sli ni efekti se zanemaruju Ako je sistem homogen i ako se sastoji od jedne. supstancije sastav je poznat pa je stanje sistema odre eno samo sa P V i T Ako. su ova tri parametra odre ena tada su i sve druge osobine sistema kao masa. gustina viskoznost indeks prelamanja elektri na propustljivost i druge potpuno. odre ene i nepromenljive Stoga termodinami ki parametri sistema slu e da. odrede sistem u potpunosti Termodinami ki parametri stanja sistema nisu. nezavisno promenljive jer izme u njih postoji odre ena funkcionalna zavisnost. Jedna ina koja povezuje osnovne parametre stanja je jedna ina stanja i za. homogen sistem ona glasi,f P V T 0 2 1, Najjednostavnija ovakva funkcionalna zavisnost je poznata jedna ina idealnog. gasnog stanja,PV nRT 2 2, Iz jedna ine 2 1 jasno je da je za definisanje homogenog sistema dovoljno. specifikovati dva od tri parametra jer e tre i biti odre en iz jedna ine stanja. Prema tome homogen sistem kona ne mase ili sastava potpuno je odre en sa. dve promenljive uz pretpostavku da se uo ljive osobine sistema ne menjaju sa. vremenom Ako je sistem heterogen svaka faza ima svoju sopstvenu jedna inu. Sistem u kome se ni jedna termodinami ka osobina ne menja nalazi se. u stanju termodinami ke ravnote e Ovaj pojam obuhvata istovremeno postojanje tri. razli ita tipa ravnote e termi ku mehani ku i hemijsku. Postojanje termi ke ravnote e zna i da je temperatura u svim delovima. sistema ista Stoga da bismo ispitali da li su dva sistema u termi koj ravnote i. odnosno da li su im iste temperature potrebno je dovesti ih u termi ki kontakt i. ako se pri tome ni jedna od osobina u sistemu ne menja zna i da su sistemi iste. temperature U vezi sa termi kom ravnote om je nulti zakon termodinamike. Ako se posmatraju tri sistema A B i C i ako su sistemi A i C kao i B i C u. termi koj ravnote i tada moraju biti i A i B u termi koj ravnote i jedan u. odnosu na drugi, Ako se sistem sastoji od vi e od jedne supstancije a postoji hemijska. ravnote a tada hemijski sastav sistema mora biti u svim ta kama sistema isti i. ne sme se menjati,2 TERMODINAMIKA 91, Sistem je u stanju mehani ke ravnote e kada nema makroskopskih. kretanja u sistemu ili sistema u odnosu na okolinu Zanemaruju i efekat. gravitacije mehani ka ravnote a zna i uniformnost temperature i pritiska kroz. Promena stanja sistema se naziva termodinami kim procesom pri emu. se pod promenom podrazumeva razmena energije u razli itim oblicima Kada. se u sistemu de ava neka promena ne zna i da se sam sistem menja ve se. menja stanje sistema a kako je ono definisano termodinami kim parametrima. stanja to zna i da se pri toj promeni stanja sistema menja jedna ili vi e. termodinami kih osobina sistema Ako u konkretnom slu aju promena stanja. sistema obuhvata odigravanje hemijske reakcije onda dolazi do promene sastava. sistema unutar granica sistema Ako se pri tome promena de ava u otvorenom. sudu tj pri atmosferskom pritisku tada je pritisak u krajnjem stanju isti kao. pritisak u po etnom stanju tj nema promene pritiska u sistemu P 0 Ovakva. promena naziva se izobarskom promenom Kada se proces me utim vr i u. zatvorenom sudu tj pri konstantnoj zapremini V 0 dok se pritisak menja. tada se promena naziva izohorskom Promena stanja sistema koja se de ava bez. razmene energije u obliku toplote izme u sistema i okoline naziva se adijabatskom. promenom i kao posledica takve promene temperatura sistema se menja. Promena koja se vr i pri uslovima konstantne temperature se naziva izotermskom. Treba pomenuti da sve supstancije ne dozvoljavaju transfer energije ak. i kada postoji razlika u temperaturi izme u sistema i okoline Zidovi koji. dozvoljavaju transfer energije u obliku toplote npr elik bakar ili staklo. nazivaju se dijatermi kim dia je gr ka re koja zna i kroz a zidovi koji to ne. dozvoljavaju su adijabatski Djuarov sud je dobra aproksimacija adijabatskog. kontejnera Procesi u kojima se apsorbuje energija kao toplota su endotermni i. primer je isparavanje vode Egzotermni procesi su oni pri kojima se osloba a. toplota iz sistema i takvi su procesi sagorevanja Ako se endotermni proces. izvodi u adijabatskom kontejneru dolazi do sni avanja temperature sistema a pri. egzotermnom do porasta temperature Endotermni proces koji se de ava u. dijatermi kom kontejneru pod izotermskim uslovima pra en je protokom. energije kao toplote u sistem a egzotermni proces u istom kontejneru pra en je. osloba anjem toplote u okolinu Vra aju i se na termodinami ke parametre i. stanje sistema moramo naglasiti da termodinami ki parametri defini u odre eno. stanje sistema bez obzira na prethodna stanja tj na prethodnu istoriju sistema. U suprotnom parametri stanja ne bi imali smisla jer bi stanje sistema u nekom. trenutku zavisilo ne samo od trenutnih parametara ve i od onih u prethodnom. stanju kroz koje je sistem pro ao Veoma va na posledica ovoga je da promena. bilo koje od osobina sistema kao posledica promena stanja sistema zavisi samo. od po etnog i krajnjeg stanja Ako se ovaj zaklju ak izrazi matemati ki. nezavisnost promene osobine sistema od puta kojim se promena desila zna i da. je ta promena data totalnim ili pravim diferencijalom. 92 OP TI KURS FIZI KE HEMIJE,2 1 2 Rad toplota i energija.
Rad toplota i energija su osnovne termodinami ke veli ine od kojih je. rad posebno va an s obzirom da se sva merenja toplote i promena u energiji. mogu svesti na direktno merenje rada kako e to biti pokazano kasnije. Rad se vr i za vreme nekog procesa kada se taj proces mo e koristiti. za promenu visine tega odre ene mase u okolini Tako se rad vr i kada gas ire i. se pomera klip u cilindru i podi e teg Tako e rastezanjem komada gume ili. elasti ne opruge vr i se rad iji je rezultat podizanje tega na neku visinu. Proticanje elektri ne struje kroz otpornik tako e je primer rada jer se ista struja. mo e iskoristiti za pokretanje motora i opet podizanje tega Pri tome se smatra. da sistem vr i rad ako podi e teg u okolini a da prima rad ako se teg spu ta. Kada treba da izmerimo taj rad koristimo se definicijom da je rad w skalarna. veli ina jednaka prizvodu izme u sile i rastojanja koje prelazi napadna ta ka. sile u pravcu kretanja, gde je f vektor sile a l vektor du ine puta Ta ka je oznaka za skalarni proizvod. Ako sila deluje pod uglom u odnosu na pravac kretanja tada je rad jednak. proizvodu intenziteta jednog vektora i projekcije drugog du pravca prvog tako. da je w f l cos, Postoje razli iti oblici energije po to sistem poseduje energiju iz. razli itih razloga Deo energije koju sistem sadr i zbog svog polo aja je. potencijalna energija a deo koji sadr i usled kretanja je kineti ka energija. Zahvaljuju i svojoj temperaturi sistem poseduje termi ku energiju hemijska. Termodinamika je prvo primenjena na hemijske procese Gibs 1876 a krajem XIX veka i na razli ite fizi ke procese Termodinamika se bazira na dva fundamentalna zakona koji sumiraju ljudsko iskustvo pri konverziji razli itih oblika energije To su prvi i drugi zakon termodinamike dok je tre i zakon termodinamike tako e baziran na univerzalnom ljudskom iskustvu ali se ne koristi u

Related Books